Kết cấu mạch dải là một kết cấu có kích th−ớc rất nhỏ, về thực chất là một kết cấu bức xạ kiểu khe [1].
Về cấu tạo, mỗi phần tử của kết cấu mạch dải gồm có các phần chính là phiến kim loại, lớp đế điện môi, màn chắn kim loại và bộ phận tiếp điện (Hình 3.1). Phiến kim loại đ−ợc gắn trên đế điện môi tạo nên một kết cấu t−ơng tự nh− một mảng của mạch in, do vậy kết cấu mạch dải còn có tên gọi là kết cấu mạch in.
Hình 3.1: Các loại kết cấu mạch dải
Sóng trong kết cấu mạch dải: Phụ thuộc vào từng kết cấu, chúng ta phân biệt 4
loại sóng trong kết cấu mạch dải phẳng đó là: sóng không gian, sóng mặt, sóng rò (leaky wave) và sóng trong ống dẫn sóng (guided wave). Nếu kết cấu đ−ợc sử dụng nh− anten thì hầu hết năng l−ợng sẽ đ−ợc biến đổi thành sóng không gian. Đối với kết cấu dẫn sóng thì phần lớn năng l−ợng đ−ợc giữ trong ống dẫn sóng. Còn hai loại sóng còn lại: sóng mặt và sóng rò về cơ bản đều là các suy hao không mong muốn.
Sóng trong ống dẫn sóng (A trên hình 3.2) đ−ợc hạn chế trong lớp điện môi giữa hai lớp kim loạị Trong tr−ờng hợp mạch dải, đó là sóng tồn tại trong lớp đế điện môi giữa màn chắn kim loại và mạch dảị Chỉ có các sóng có góc θgw có thể truyền đ−ợc và vì vậy chỉ có các giá trị hệ số truyền sóng βgw rời rạc là tồn tại mà thôị
Sóng không gian (B trên hình 3.2) đ−ợc phát lên phía tr−ớc theo góc θgw giữa giá
trị 0 và π/2. Những sóng này không bị bao bởi một giao diện nào cả và vì vậy có thể bức xạ đi xa đ−ợc. Biên độ tr−ờng giảm nhanh theo khoảng cách với tỷ lệ 1/r. Tính chất của kết cấu phụ thuộc đặc biệt vào đặc tính truyền sóng của sóng không gian. Tuy nhiên, đối với tuyến truyền dẫn và mạch in thì ng−ời ta lại không mong muốn có sóng không gian. Trong kết cấu mạch dải, sóng không gian chỉ tồn tại trên nửa không gian phía trên mạch dải mà thôi bởi vì màn chắn kim loại đã ngăn cản việc bức xạ xuống nửa không gian bên d−ớị
Sóng rò (C trên hình 3.2) phát sinh từ sóng truyền từ lớp phía trên tới màn chắn
theo góc tới θlwnhỏ hơn góc tới hạn θlim =arcsin(1/ εr). Sau khi đ−ợc phản xạ từ màn chắn, một phần của sóng này phản xạ ng−ợc lại trên bề mặt điện môi – không khí tuy nhiên có một phần năng l−ợng bị rò ra khỏi lớp điện môi vì vậy sóng này đ−ợc gọi là sóng rò. Sự tồn tại của sóng rò phụ thuộc vào số lớp điện môi, tính chất điện môi và kích th−ớc của các lớp nàỵ
Sóng mặt (D trên hình 3.2) là các sóng có năng l−ợng tập trung chủ yếu trên bề
mặt và bên trong lớp điện môi h−ớng theo chiều đi xuống từ lớp trên theo góc tới θsfw lớn hơn góc tới hạn θlim. Chúng đ−ợc phản xạ ng−ợc lại trên bề mặt điện môi - không khí (tức là điều kiện phản xạ toàn phần). Các tr−ờng của sóng này bị giữ trong lớp điện môi (lấy ví dụ, sóng trong sợi cáp quang hoàn toàn là sóng mặt), tuy nhiên sóng này có thể gây ra hiện t−ợng xuyên nhiễu (crosstalk) hoặc làm thay đổi đồ thị ph−ơng h−ớng bởi những tán xạ và phản xạ tại bờ của lớp điện môị Tốc độ giảm biên độ của sóng mặt theo khoảng cách nhanh hơn so với sóng không gian. Sóng mặt có thể gây ra các điểm mù trên các chấn tử khi các sóng mặt từ các phiến kim loại khác nhau triệt tiêu lẫn nhaụ Khi tăng số l−ợng các phiến kim loại và kích th−ớc các phiến kim loại có thể tăng số l−ợng các điểm mù.
3.2. Bài toán tổng quát phân tích kết cấu mạch dải có hình dạng bất kỳ sử dụng ph−ơng pháp moment